книги из ГПНТБ / Смогилев К.А. Радиоприемники сверхвысоких частот

линии. Указанные задачи выполняются усилителями с транс­ форматорной и автотрансформаторной связью, однако более простой в изготовлении и отладке является приведенная схе­ ма, которую можно успешно применять для усиления сигналов с широким спектром в случае низкоомной нагрузки. Катод­ ный повторитель в данном случае оказывается менее выгодным.

В схеме рис. 3.27 коаксиальный кабель, имеющий волновое сопротивление р нагружен на колебательный контур, состоя­ щий из индуктивности L,,, входной емкости лампы и емкости монтажа. Этот контур шунтируется сопротивлением /?2> рав­ ным волновому сопротивлению кабеля. Индуктивность Lt вместе с выходной емкостью лампы и емкостью монтажа так­ же составляет колебательный контур, в который последова­ тельно включается сопротивление R\, способное обеспечить согласование на входе линии, если его выбрать равным вол­ новому сопротивлению кабеля.

На эквивалентной схеме усилителя (рис. 3.28) кабель и: сеточная цепь следующей лампы заменены сопротивлением,, равным волновому, так как кабель нагружен на волновое со­ противление и его входное сопротивление также равно волно­ вому, суммарная емкость С = Свых+ Ск + С„.

Выходное напряжение, снимаемое с части контура, кото­ рая представляет собой активное сопротивление, из рассмот­ рения рис. 3.28, находится в следующем виде:

^?вых 7 уевС

Rliblx ушС

(Лых = SUB,

1

^?вых

У (ВС

■j— I* R + у ш^-1

^"Ых+^шС /

100

и резонансный коэффициент усиления

K0 = SpK.

Оказывается, резонансный коэффициент усиления не зави­ сит от волнового сопротивления кабеля и определяется крутиз­ ной лампы и волновым сопротивлением контура.

Следует отметить, что максимальный коэффициент усиле­ ния в этой схеме, вследствие несимметричной частотной ха­ рактеристики, получается не на резонансной частоте. Иссле­ дуя (3.20) на экстремум, найдем:

1 — \_r}

4 Рк5

Из последнего выражения следует, что в схеме целесооб­ разно применять более высокоомные кабели, так как R при этом увеличивается, Ктях растет.

101

§■3.6. Коэффициент шума входной цепи и первого усилителя высокой частоты

Во входную цепь приемника и, следовательно, на вход усилителя вместе с полезным сигналом поступают шумы ан­ тенны, которые добавляются к собственным шумам входной цепи и собственным шумам усилителя, пересчитанным на вход лампы.

Отношение полной шумовой мощности (Яшобщ), которая рассеивается во входной цепи, к мощности шумов, поступаю­ щих во входную цепь из антенны (Ршд') определяет коэффи­ циент шума. Следовательно,

(3.22>

Ршк — часть мощности шумов антенны, поступающая во входную цепь,

Рщ соб — мощность собственных шумов входной цепи и лам­ пы усилителя.

Отдельные составляющие шумовой мощности (ЯША'и Р шсоб)- можно найти из рассмотрения эквивалентной шумовой схемы (рис. 3.29), на которой переменная связь антенны со входной цепью учитывается ее автотрансформаторным включением. В случае резонанса, пересчитывая параметры антенны во вход­ ную цепь, схему рис. 3.29 можно заменить эквивалентной шумовой схемой рис. 3.30.

Шумы антенны в последней схеме учитываются эквивалент­ ным генератором, квадрат эффективного значения тока кото­

102

Источником собственных шумов входной цепи является колебательный контур с активным резонансным сопротивле­ нием Рк. На эквивалентной шумовой схеме этот источник

Мощность шумов антенны Ршд' и полная выходная мощ­ ность Рщобщ рассеиваются во входной цепи усилителя на од­ ном и том же сопротивлении. Поэтому их отношение равно отношению квадратов напряжений, которые создаются соот­ ветствующими источниками на зажимах 1 ^ 1 — источниками собственных шумов и источником шума антенны.

- Следовательно,

юз

Задача определения коэффициента шума сводится, таким образом, к нахождению выражений для Цисов и UUIА , кото­ рые создаются на зажимах 1—1 источниками собственных шумов и шумов антенны в точках 1 —1 .

Квадрат эффективного значения напряжения шумов антенны в точках 1— 1

или с учетом (3.24), (3.25) и (3.26), найдем:

GeK

Ц„ сов2 = 4А7ДД (Gbk+ G bx)2(1 + fl2); +

+ 4А7-„Д/ш-(0 |> + 0 ц " ( 1 + g8)g+ 4 * r a /^ „ . (3.29)

Подставляя (3.28) и (3.29) в (3.27), после преобразований определим коэффициент шума входной цепи и первого уси­ лителя:

104

Как это следует из (3.30), коэффициент шума зависит от связи антенны со входной цепью и при некотором значении параметра связи a = amln достигает минимального значения.

Приравняв нулю первую производную коэффициента шума

Величины, входящие в (3.31), положительны, а Р > 1 , по­ этому можно заключить, что коэффициент шума достигает ми­ нимального значения при связи больше оптимальной (flrai n > 0 - Превышение над оптимальным значением связи тем больше

чем меньше сопротивление шумов лампы /?ш и чем больше ее входное сопротивление R bx. На рис. 3.31 даются кривые изме­ нения коэффициента шума АА в зависимости от параметра связи «а», которые поясняются следующим образом.

При увеличении связи мощность шумов антенны, поступаю­ щих во входную цепь, возрастает, достигает максимального значения при оптимальной связи ( а = 1 ), а затем падает.

105

Так как резонансное сопротивление входной цепи, шунтиро­

с изменением мощности.

Напряжение дробового шума £ ШдР не зависит от связи, оно определяется свойствами лампы. Поэтому составляющая коэф­ фициента шума, обязанная наличию дробового шума, «дробо­ вая» составляющая, которая равна отношению Е шдр2и £ / ш д '2 достигает минимума при оптимальной связи (рис. 3.32, кри­ вая 1). Если бы не было шумов входного сопротивления и шумов входной цепи, то Afmin получался бы при я = L

Наличие составляющих шумов входного сопротивления и шумов входной цепи вызывает смещение минимума N.

Напряжение шумов входного сопротивления Цивх в точ­ ках 1—1 с ростом связи уменьшается, так как /шв* остается постоянным, а эквивалентное сопротивление входной цепи

106

■составляющая коэффициента шума, обязанная наличию шу­ мов входной цепи. Обе составляющие при оптимальной связи' имеют еще заметную величину. Поэтому суммарный коэффи­ циент шума N при увеличении связи сверх оптимальной про­ должает еще уменьшаться вместе с уменьшением обеих со­ ставляющих, несмотря на некоторый рост «дробовой» составялющей N, при значении я = ат1П, N = Nmia. В дальнейшем рост «дробовой» составляющей становится все заметнее, а две другие составляющие стремятся к нулю, поэтому N растет.

Минимальное значение коэффициента шума можно найти, подставляя в (3.30) значение а = атш, определяемое выраже­ нием. (3.31).

После преобразований получим:

^ m in = 1 + 2 /? ш (О э к + О в х ) X

Для получения максимальной чувствительности приемника: необходимо добиваться минимального коэффициента шума.. Однако в области значений параметра связи, близких к ят,п), как это следует из рассмотрения рис. 3.31, коэффициент шума изменяется медленно и при оптимальной связи ( а = 1 ) малоотличается от минимального. Поэтому расчет коэффициента шума обычно производят для-оптимальной связи, а минималь­ ного значения N добиваются при регулировке готового прием­ ника.

ю г

Из последнего выражения, а также из выражения (3.33) следует, что минимальный коэффициент шума получается с лампой, у которой отношение шумового сопротивления к ее входному сопротивлению оказывается минимальным. Отсюда следует, что для получения высокой чувствительности прием­ ника необходимо выбирать лампу с минимальным значением

Выражение (3.34) получено для случая согласования при произвольном значении Оэк. Варьируя величину G1K оказы­ вается возможным получить оптимальное значение проводи­ мости колебательного контура входной цепи, при котором по­ лучается минимальное значение коэффициента шума в случае согласования.

Величина Оэкопт находится из условия:

и, как указано X. М. Виленским, равна

при этом пересчитанная во входную цепь проводимость антен­ ны должна быть равна:

+ Gвх

Коэффициент шума в случае оптимального согласования

(С эк —- Gskопт) равен:

(3.36)

Втаблице 3.1 приведены для лампы 6Ж1П (для триодного

ипентодного включения) значения минимального коэффициен­ та шума (Оэк =31,4 мкмо) (3.33), коэффициента шума при

■согласовании (3.35) Оэк— 0 и коэффициента шума при опти­

■особенно в случае триодного включения лампы. Вместе с тем

108

для получения Л/,п!п необходимо работать в режиме рассогла­ сования входа усилителя с антенным фидером, что не всегда допустимо. Учитывая сказанное, можно рекомендовать выбор параметров схемы, обеспечивающий оптимальное согласова­ ние, при котором получается приемлемый коэффициент шума и обеспечивается согласование выхода антенны со входом уси­ лителя.

Таблица 3.1.

§ 3.7. Усилитель на триоде с общей сеткой

Коэффициент шума приемника, как это следует из (1.43),. во многом определяется коэффициентом шума первых каска­ дов и их коэффициентом усиления. Поэтому весьма важнопостроитьприемник так, чтобы его первые каскады обладали минимальным коэффициентом шума и возможно большим усилением.

Известно, что уровень шумов у триодов в 3—5 раз мень­ ше, чем у пентодов, поэтому в первых каскадах приемников стремятся использовать именно триоды. Однако прямое ис­ пользование триодов в обычной схеме с общим катодом ока­ зывается невозможным, так как значительная величина про­ ходной емкости триодов (единицы пф) не позволяет получить в области СВЧ устойчивый коэффициент усиления больше единицы. Маячковый триод 6С5Д, имеющий проходную ем­

кость Са„ = 1,32 пф и крутизну 5 = 4 ,7 5 — , предназначен для.

О

усиления и генерирования до частот более 3000 Мгц. Однако в схеме с общим катодом уже на частоте / о = 100 Мгц коэф­ фициент устойчивого усиления на этой лампе получается близким к 1 (7<у= 1 ,2 ).

109-